人教版(新教材)高中物理选择性必修2教学设计4：2 2 法拉第电磁感应定律教案.docx

人教版(新教材)高中物理选择性必修第二册

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2.2法拉第电磁感应定律

〖教材分析〗

法拉第电磁感应定律是电磁感应这章节的核心内容。从知识延伸拓展上看，它与电磁场和稳定电流有紧密联系，又是下一章交变电流的基础。它既是本章的教学重点，也是教学难点。在以前我们已经学习并掌握了恒定电流、感应电流的产生条件、电源电动势和磁通量的相关知识，已经构建起变化量和变化率的概念。学生学习起来困难不大。

〖教学目标与核心素养〗

物理观念：知道感应电动势的概念，体会物理观念的生成过程。

科学思维：通过实验理解法拉第电磁感应定律及数学表达式，体会物理模型建立及物理方法在物理规律形成中的作用。

科学探究：经历分析推理得出法拉第电磁感应定律的过程，体会用变化率定义物理量的方法。

科学态度与责任：感受科学家对规律的研究过程，学习他们对工作严肃认真不怕困难的科学态度。

〖教学重难点〗

教学重点：法拉第电磁感应定律。

教学难点：平均电动势与瞬时电动势的区别。

〖教学准备〗

多媒体课件、发电机、学生电源、开关、线圈、条形磁铁等。

〖教学过程〗

一、新课引入

穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流。感应电流的大小跟哪些因素有关？

实验演示：导体棒切割磁感线的过程。

二、新课教学

问题：感应电流的大小跟哪些因素有关？

实验演示

实验一：导体棒切割磁感线。用金属棒切割磁感线产生感应电流，但是当金属棒运动速度越快时，电流表指针偏转越大，越慢时电流表指针偏转越小，看来感应电流的大小与金属棒的运动速度有关。

实验二：把条形磁体往下插入线圈。当插入速度很快时，电流表指针偏转大；当能插入速度很慢时，电流表指针偏转小。看来感应电流的大小和插入磁铁的快慢有关。

实验分析：上述两个个实验中，插入磁铁越快，会导致线圈中的磁场变化越快，那穿过线圈的磁通量变化也越快。同样的金属棒运动越快回路中面积变化就越快，穿过回路的磁通量变化也越快。

在两个实验都说明，当穿过闭合回路的磁通量变化越快时，回路中的感应电流就越大，而在回路中电阻一定的情况下，感应电流的大小可能与磁通量变化的快慢有关，而磁通量变化的快慢就是磁通量的变化率。也就是说，感应电流的大小与磁通量的变化率有关。通过下面的做一做来验证这个结论。

做一做

线圈的两端与电压表相连。将强磁体从长玻璃管上端由静止下落，穿过线圈。分别使线圈距离上管口20cm、30cm、40cm和50cm,记录电压表的示数以及发生的现象。

分别改变线圈的匝数、磁体的强度，重复上面的实验，得出定性的结论。

结论：感应电流的大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。

（一）电磁感应定律

在闭合回路中要有电流通过，那这个电路一定有电源。在电磁感应现象中，闭合回路里有感应电流，那自然也一定有电动势，这个电动势是在电磁感应中产生，被称为感应电动势，而产生他的那部分导体就相当于电源。所以产生感应电动势为电磁感应现象的本质。

在电磁感应现象中可以没有感应电流，但一定会有感应电动势，实际上是先有感应电动势，然后看电路闭合情况才决定有没有电流。两者的关系满足闭合电路欧姆定律，即I＝eq\f(E,R)。前面说了感应电流的大小与磁通量的变化率有关。所以闭合电路中感应电动势的大小也跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。这就是著名的法拉第电磁感应定律。用磁通量的变化量除以变化的时间就是它的变化率。

E＝keq\f(ΔΦ,Δt)

这个式子就表示E与磁通量的变化率成正比。这个k就是比例常量，通过大量的实验证明这个k就等于1。所以电磁感应定律也可以写成这样

E＝eq\f(ΔΦ,Δt)（单匝线圈）

E＝neq\f(ΔΦ,Δt)（n匝线圈）

我们知道磁通量Φ=BS，那么磁通量的变化就可以是磁场变化、正对面积变化、两者同时变化引起的。所以上述表达式又可以延伸为：

①磁通量的变化是由磁场变化引起时，ΔΦ＝ΔB·S，则E＝nSeq\f(ΔB,Δt)。

②磁通量的变化是由面积变化引起时，ΔΦ＝B·ΔS，则E＝nBeq\f(ΔS,Δt)。

③如果磁通量的变化是由面积和磁场变化共同引起时，则根据定义求，ΔΦ＝Φ末－Φ初，有E＝neq\f(B2S2－B1S1,Δt)。

（二）导线切割磁感线时的感应电动势

前面我们已经学过导线切割磁感线，磁通量会变化便会产生感应电动势，并且可以用E＝eq\f(ΔΦ,Δt)这个公式来算出感应电动势。现在咱们来研究它另一种更常用的算法。

比如这个金属帮在匀强磁场中，导轨之间的这一段长度是L，磁场的磁感应强度是B，当金属棒以速度v切割磁感线，你知道产生的感应电动势是多少吗？

用E＝eq\f(ΔΦ,Δt)这个式子来算感应电动势，咱就得找到eq\f(ΔΦ,Δt)的比值，先说ΔΦ，他等于磁感应强度乘以面积的变化量，即ΔΦ=B·